Développé depuis plus de 35 ans par la R&D d'EDF en collaboration avec d’autres organisations françaises, européennes et internationales, le système TELEMAC est un ensemble de codes de calculs scientifiques couplés et parallélisés, dédiés à la modélisation de l’hydraulique environnementale à surface libre.
Il regroupe des codes 1D, 2D et 3D, qui permettent de modéliser et prédire tous les écoulements liés à l’eau : réservoirs, rivières, lacs, mers et océans, mais aussi vagues, ensablement, qualité de l’eau et glace…

 

L’environnement TELEMAC

Le système TELEMAC est composé des modules suivants, chacun se rapportant à une physique bien particulière, et tous couplés entre pour résoudre des problèmes complexes :

TELEMAC-2D : modélisation hydrodynamique 2D à surface libre de type Equations de Saint-Venant en plus desquelles s’ajoutent d’autres équations telles que les Equations de Boussinesq, plusieurs modèles de turbulences, de modélisation des marées et forces gravitationnelles, d’interaction avec les vents et autres grandeurs atmosphériques ou même d’Advection-Diffusion de traceurs.    

 

TELEMAC-3D : modélisation hydrodynamique à surface libre de type Equations de Navier Stokes non-hydrostatiques, en plus desquelles s’ajoutent plusieurs modèles de turbulences 3D, de modèles de stratification ou d’Advection-Diffusion de traceurs actifs ou passifs.

MASCARET : modélisation hydrodynamique 1D à surface libre de type Equations de Saint-Venant avec reconstruction non-hydrostatique, formuées sur la base des éléments finis et volumes finis. Un modèle à casiers interconnectés permet de prendre en compte les zones inondables relativement isolées du lit majeur.    

GAIA : modélisation transport sédimentaire 2D et 3D en suspension et par charriage de type Equations d'Exner ou d’Advection-Diffusion multi-classes, cohésifs et non-cohésifs, en plus desquelles une panoplie de formules et modèles empiriques représentant la physique des phénomènes, parmi d’autres l’érosion, la déposition, la floculation, la vitesse de chute ou la compression des couches de sédiments fraichement déposés.

TOMAWAC : modélisation spectrale de la houle et transformation des vagues du large vers les zones côtières dit de 3ième génération, complété d’une panoplie de modèles représentant la physique des phénomènes, parmi d’autres la réfraction, la diffraction, le moutonnement, le déferlement, la réflexion, etc.    

ARTEMIS : modélisation de la surface libre due à l’agitation en zone côtière, à l’intérieur des ports ou à proximité d’infrastructures, de type Equations elliptiques dites de faible pente, et permettant de prédire la réflexion des ondes par un obstacle, la diffraction des vagues derrière un obstacle,  la réfraction des ondes par la variation du fond,  des onde régulière, des vague aléatoire monodirectionnelle ou multidirectionnelle,  le déferlement bathymétrique, etc.

KHIONE : modélisation de la formation de frasil en suspension et du couvert de glace, se base sur un bilan thermique avancé, et prend en compte les interactions entre l'eau, l’air et la concentration de frasil, les processus de gel et la formation de la couverture de glace statique et dynamique, ainsi que les effets de la glace sur l'hydrodynamique sous couvert ou sur les structures, tels que le colmatage sur grilles.    

WAQTEL : modélisation des réactions biochimiques et thermiques de l’eau et de ce qu’elle contient en milieu naturel. Ce module inclut un modèle complet d'échange de la chaleur avec l’atmosphère. On y retrouve notamment les processus liés aux cycles de l’oxygène, de la formation d’algues, de l’ammoniaque, du phosphate, mais aussi de processus de biomasses ou de radionucléides en suspension ou dissoutes. Un couplage à la librairie AED2 est aussi réalisé pour des simulations plus avancées.

ESTEL : modélisation hydrologie sur bassin versant et transport en milieux poreux 2D et 3D de type Equations de Richardson, pour une modélisation de l’infiltration et le transport de l’eau dans les sols sous la surface.   

La mathématique du système TELEMAC est une force

Depuis sa création, le système est essentiellement basé sur la méthode des éléments finis, qui en fait sa force sur des maillages non-structurés.

Discrétisation mathématique : Des schémas distributifs s’y ajoutent, proches de formulation volumes finis, eux-mêmes aussi implémentés dans certains modules du système. Des maillages en prisme à base triangle définissent les couches 3D, pouvant varier suivant des transformations classiques comme la sigma ou sigma-généralisée, mais aussi suivant des redistributions traçant les zones stratifiées.    

Lois physiques : Plusieurs modèles de turbulence peuvent être sélectionnés en 2D ou en 3D. On compte parmi ceux-ci les modèles à viscosité constante, de longueur de mélange, de Smagorinsky, de k-epsilon, de k-omega, de Spalart-Allamaras et dit « Detached Eddy Simulation ». De même, plusieurs lois de frottements sur les fonds peuvent être sélectionnées, comme par exemple la loi de Haaland, de Chézy, de Strickler, de Manning ou de Nikuradse en 3D.

 

Liens de téléchargement

Site internet de la communauté :  ici

Téléchargement Git : ici

Références images :

- TELEMAC-2D : ici 

- TELEMAC-3D : ici

- MASCARET : EDF R&D, Malpasset Dam

- ARTEMIS : ici

- KHIONE : ici

- WAQTEL : EDF R&D, Reservoir

- Discrétisation : EDF R&D, Avant-port de Dunkerque Ouest

- Lois Physiques : EDF R&D

Disponible pour les systèmes d'exploitation MS-Windows et GNU/Linux et distribué en tant que logiciel libre sous licence GNU GPL v3.